thumb|180px|Uma esfera de Dyson hipotética com 1 UA. Esfera de Dyson é uma megaestrutura hipotética originalmente descrita por Freeman Dyson, a qual orbitaria uma estrela de modo a rodeá-la completamente, capturando toda ou maior parte de sua energia emitida. Dyson especulou que tal estrutura seria a consequência lógica da sobrevivência e da escalar necessidade de energia de uma civilização avançada tecnologicamente, e propôs que a busca de evidências de tal estrutura poderia levar à detecção de vida extraterrestre com inteligência avançada.
A maioria das descrições ficcionais são de uma casca sólida de matéria encobrindo a estrela, que é considerada a variante menos plausível da ideia. Desde que o conceito desta megaestrutura foi inicialmente idealizado, a engenharia espacial tem apresentado diferentes propostas para a construção de uma estrutura artificial, ou de uma série de estruturas, com intuito de rodear uma estrela para capturar sua energia, porém as dificuldades técnicas para a execução deste projeto relegaram a Esfera de Dyson à arena da ficção científica. No ano de 2015, entretanto, após o telescópio espacial Kepler analisar a enorme oscilação da luminosidade da estrela KIC 8462852, da constelação de Cisne, astrônomos renomados passaram a considerar a hipótese de que uma megaestrutura similar à Esfera de Dyson pudesse estar causando o fenômeno.
Propriedades Concepção A esfera de Dyson requer uma massa importante de matéria. A solução mais plausível seria utilizar, ou a de Júpiter, ou, para uma estrutura mais reduzida, a da Terra. Neste último caso, Dyson imagina o meio de desmantelar o planeta azul utilizando bobinas metálicas e produzindo um campo toroidal que correria horizontalmente ao longo das latitudes. A Terra tornar-se-ia em seguida a armadura de um gigantesco motor elétrico que exerceria uma restrição intensa sobre a sua superfície equivalente a . A aceleração angular seria de . Cerca de bastariam para desmantelar a massa terrestre, à razão de uma procura energética de , ou seja, vezes a potência total fornecida pelo Sol.. Para Martin Beech, a esfera de Dyson é um dos principais meios de astroengenharia, mas a sua concepção requer um nível tecnológico tão avançado que apenas poderia seguir-se à terraformação de Vénus e de Marte.
Localização As esferas hipotéticas imaginadas por Freeman J. Dyson estariam situadas no seio das ecosferas, ou zonas de habitabilidade contínua (, ou CHZ) da galáxia. No seio de um sistema solar, a estrutura estaria situada a uma distância de cerca de uma unidade astronómica (UA) da sua estrela-mãe,« », in . ou seja, aproximadamente a uma distância semelhante à da órbita da Terra.. Esta órbita ideal é igualmente aquela favorável ao estado líquido da água..
Estrutura miniaturadaimagem|O planeta Júpiter poderia servir de matéria-prima para a construção de uma esfera de Dyson
Embora Dyson tenha pensado numa estrutura esférica com uma espessura de apenas 2 a , ou seja, uma massa de , outros autores imaginaram concepções diferentes. C.N. Tilgner e I. Heinrichsen evocam a possibilidade de uma forma anular.. A massa desta estrutura seria, portanto, semelhante à de Júpiter, ou seja, . Em comparação, a massa da Terra vale cerca de . Richard A. Carrigan considera, consequentemente, que são necessários entre e anos para criar uma estrutura semelhante (partindo do princípio de que a taxa de crescimento demográfico é de 1% ao ano).. O custo energético para construir tal estrutura é equivalente a de radiação solar, segundo Carrigan. Esta realidade faz com que a construção de uma esfera de Dyson seja inicialmente lenta, devido à baixa energia disponível. A sua edificação aumentaria progressivamente à medida da sua capacidade de captar cada vez mais radiação solar, de maneira exponencial, portanto. Num caso como este, o tempo total para edificar esta megaestrutura seria avaliado em cerca de ..
A fim de produzir a gravidade artificial suficiente, a esfera deve estar em rotação em torno da sua estrela-mãe. Mas a taxa de rotação induz uma restrição mecânica enorme, deformando-a num esferoide oblato. Assim, mesmo que a integridade da esfera não fosse comprometida, apenas as regiões próximas do seu equador seriam habitáveis. Neste ponto, a ideia de Dyson foi criticada. Papagiannis (1985) demonstrou por meio de cálculos que uma estrutura esférica rígida não pode ser construída, dados os efeitos da força gravitacional, da pressão das radiações solares e dos efeitos centrípetas. Seguindo este raciocínio, Papagiannis considera que apenas 1% da luz emitida pela estrela-mãe poderia ser captada. . Uma esfera de tipo II seria, além disso, instável, pois a menor colisão, com um asteroide ou um cometa, por exemplo, causaria um desvio da estrutura e, até mesmo, um colapso sobre o seu sol. A instabilidade de uma esfera de Dyson, o facto de que ela derivaria muito certamente em relação à sua órbita ideal, constitui outra crítica à hipótese de Dyson.
Temperatura Uma estrela contida numa esfera de Dyson não seria diretamente visível do universo exterior, mas a esfera emitiria por si mesma uma quantidade equivalente de energia sob a forma de luz infravermelha devido à transformação da radiação da estrela em calor; é, portanto, uma fonte observável de segundo a expressão do matemático. Jun Jugaku estima que mesmo que um centésimo da energia do seu sol seja utilizada pela esfera, e se esta última for mantida a uma temperatura de , então ela deverá ser facilmente detectável, já que a sua magnitude aparente a tornaria observável por fotometria infravermelha no comprimento de onda de .. Além disso, como as esferas de Dyson seriam compostas de matéria sólida em vez de gases quentes, o seu espectro de emissão assemelhar-se-ia mais ao espectro de um corpo negro do que ao de uma estrela comum, que possui propriedades de absorção introduzidas na atmosfera estelar. Dyson propôs que os astrónomos procurem "estrelas" gigantes que apresentem anomalias a fim de detectar civilizações extraterrestres avançadas, mas os resultados ainda estão sujeitos a cautela.. Segundo Viorel Badescu, a temperatura ambiente da esfera deve ser próxima da do corpo humano. A sua concepção deve também permitir o melhor rendimento possível de produção de eletricidade. O seu raio deve, portanto, depender da temperatura ambiente procurada..
A esfera de Dyson pode ser um enxame de habitats artificiais e de mini-planetas capazes de interceptar a maior parte da energia irradiada pela estrela-mãe. A energia solar captada (a uma unidade astronómica, ela equivale a .) pode ser diretamente convertida por diversos processos tais como: estufas, aquecimento, células fotovoltaicas, entre outros. Em virtude da segunda lei da termodinâmica, o excesso de energia deve ser rejeitado no espaço circundante; a temperatura da esfera deveria, portanto, atingir na superfície 200 a . Em virtude do princípio da mediocridade, o exemplo do Sistema Solar deve ser tomado como o único referente teórico. A utilização eficaz da energia da estrela seria, assim, realizada e o sinal visível reside no facto de que a temperatura da esfera é muito mais baixa do que a temperatura efetiva da sua estrela. A eficiência termodinâmica (notada como « ») da esfera (notada como « DS ») em relação à temperatura (« T ») formula-se assim: . A esfera de Dyson deve, portanto, absorver o máximo da radiação solar no espectro visível e emitir no comprimento de onda infravermelho mais elevado do espectro..
Deslocamento miniaturadaimagem|esquerda|Uma esfera de Bernal
No seu artigo de 1966, Dyson evocou a possibilidade de que a biosfera artificial pudesse deslocar-se e, assim, permitir à civilização que a controla viajar de um sistema solar para outro. A esfera permitiria, deste modo, extrair a energia necessária para uma colonização galáctica. Um deslocamento a uma velocidade da ordem de não utilizaria senão 40% da radiação solar captada. O combustível proviria de uma massa equivalente à de Júpiter, embarcada no seio da esfera, massa que permitiria navegar assim durante um milhão de anos. Uma civilização tão avançada alcançaria uma estrela em cem mil anos, dado que, em média, há uma estrela a cada três anos-luz. A estrela embarcada entraria então em interação com a estrela visitada, criando um novo impulso que permitiria continuar a viagem..
Viorel Badescu e Richard Brook Cathcart evocam igualmente a possibilidade de a esfera servir de « motor estelar » ()... Foi igualmente considerado um deslocamento por meio de velas solares.
Problema de energia escura As sociedades avançadas podem ser capazes de aproveitar a energia das estrelas, cercando-as de estruturas gigantes e hipotéticas esferas de Dyson. Uma futura escassez de energia cósmica causada pela expansão acelerada do universo, uma civilização super avançada poderia extrair estrelas ou sua energia de outras galáxias e trazê-las para seu planeta natal. Entretanto, 100 bilhões de anos a partir de agora, cada parte do universo será abandonada, como se estivesse em uma ilha cósmica, dos recursos do resto do universo inacessíveis. A expansão acabará impossibilitando o alcance de estrelas fora do território da civilização. Nós não temos que temer alienígenas, mas o futuro ser humano também não será capaz de alcançar recursos de outras galáxias.
Ver também Tensegridade
Ligações externas Dyson Sphere FAQ Dyson Sphere Dyson Shell Supercomputers as the Dominant "Life Form" in Galaxies Toroidal Dyson Swarms simulations using Java applets Outside Dyson shells
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